Tugas-2-Hidrograf

Tugas II Hidrograf Mk.Pengelolaan DAS Bos Ariadi Muis/A165110021

1

Oleh:

Bos Ariadi Muis

I. Latar Belakang

Perkembangan pembangunan dibidang pemukiman, pertanian, perkebunan, industri,

ekploitasi sumber daya alam berupa penambangan, dan ekploitasi hutan

menyebabkan penurunan kondisi hidrologis suatu daerah aliran sungai (DAS). Gejala

penurunan fungsi hidrologis DAS ini dapat dijumpai di beberapa wilayah Indonesia, seperti di

Pulau Jawa, Pulau Sumatera, dan Pulau Kalimantan, terutama sejak tahun dimulainya Pelita I

yaitu pada tahun 1972.

Penurunan fungsi hidrologis tersebut menyebabkan kemampuan DAS untuk berfungsi

sebagai “storage” air pada musim kemarau dan kemudian dipergunakan melepas air sebagai

“base flow” pada musim kemarau, telah menurun. Ketika air hujan turun pada musim

penghujan air akan langsung mengalir menjadi aliran permukaan yang kadang-kadang

menyebabkan banjir dan sebaliknya pada musim kemarau aliran “base flow” sangat kecil

bahkan pada beberapa sungai tidak ada aliran sehingga ribuan hektar sawah dan tambak ikan

tidak mendapat suplai air tawar.

Besarnya aliran permukaan yang terjadi pada musim penghujan dan berkurangnya luas

kawasan hutan serta semakin luasnya bagian permukaan lahan DAS yang terbuka

menyebabkan erosi permukaan menjadi semakin besar sehingga angkutan sedimen aliran

permukaan bertambah besar pula. Angkutan sedimen yang terbawa aliran air akan mengendap

di alur sungai bagian sebelah hilir dan pada bangunan pengairan, seperti bendung, dan saluran

irigasi. Walaupun masih banyak parameter lain yang dapat dijadikan ukuran kondisi suatu

daerah aliran sungai, seperti parameter kelembagaan, parameter peraturan perundang-

undangan, parameter sumber daya manusia, parameter letak geografis, parameter iklim, dan

parameter teknologi, akan tetapi parameter air masih merupakan salah satu input yang paling

relevan dalam model DAS untuk mengetahui tingkat kinerja DAS tersebut, khususnya apabila

dikaitkan dengan fungsi hidrologis DAS.

Sinukaban (2011) mengatakan bahwa pembenaran ilmu tidak hanya dibuktikan

dengan logika (rasional) tapi juga harus melalui pembuktian (empiris), sehingga apabila satu

kesimpulan yang ditarik berdasarkan salah satu alasan saja maka kebenaran ilmu masih


2

diragukan. Akan tetapi sebaliknya apabila dalam pembuktian suatu hipotesis yang

berdasarkan satu parameter saja ditemukan kesalahan maka dapat disimpulkan bahwa

hipotesis tersebut salah.

Teori yang demikian berdasarkan teori “inductive logic” yaitu menarik suatu

kesimpulan umum berdasarkan suatu hal yang spesifik. Dengan demikian maka apabila

berdasarkan analisa hidrograf aliran ternyata perbedaan besar debit pada musim penghujan

dan musim kemarau cukup besar dan apabila berdasarkan analisa angkutan sedimen sungai

ternyata besar angkutan sedimen melebihi batas yang dapat ditoleransi maka dapat

disimpulkan bahwa kondisi DAS dalam keadaan rusak.

Pada model pengelolaan DAS dibawah input hidrograf aliran air sungai dan input

angkutan sedimen dijadikan sebagai dasar apakah cukup signifikan hipotesis yang

menyebutkan bahwa kerusakan DAS yang ditunjukkan oleh kedua parameter tersebut.

Apabila hasil analisa menunjukkan tidak cukup signifikan maka kondisi DAS disimpulkan

dalam keadaan baik, sebaliknya apabila cukup signifikan maka penelitian dilanjutkan dengan

memasukkan input yang lain seperti input institusi, input sumber daya manusia, input sumber

daya alam dan input sosial ekonomi. Hasil analisa dengan masukan masing-masing input

tersebut dipergunakan untuk menentukan kebijakan, strategi dan perencanaan daerah aliran

sungai yang paling tepat dan selanjutnya dituangkan dam program pelaksanaan pengelolaan

DAS.

Berdasarkan pertimbangan hal tersebut, maka makalah ini akan membahas tentang

kondisi DAS dalam lingkup analisis hidrograf sebagai ukuran tingkat kinerja DAS dan untuk

menjawab tugas mata kuliah pengelolaan daerah aliran sungai yang dibimbing oleh Prof. Dr.

Ir. Naik Sinukaban, M.Sc.

II. Morfometri dan Pergerakan Air dalam DAS

Daerah aliran sungai (DAS) merupakan daerah yang dibatasi oleh topografi secara

alami sehingga semua air hujan yang jatuh diatas DAS tersebut akan mengalir melalui titik

pembuangan (outlet) yang sama.

Dalam suatu sistem DAS terdapat suatu sifat khas yang menunjukkan sifat tangkapan

DAS terhadap suatu masukan tertentu yaitu air hujan yang jatuh di DAS. Sifat yang khas dari

suatu DAS dapat dilihat dari morfometri DASnya. Morfometri DAS adalah pengukuran

bentuk dan pola DAS yang dapat dilihat dari suatu peta. Gordon (1992) menjelaskan bahwa

parameter dalam morfometri DAS berhubungan satu sama lain, sehingga seringkali salah satu


3

parameter dapat dijadikan perwakilan parameter lainnya. Parameter morfometri DAS terpilih

yang saling berhubungan tersebut dapat digunakan untuk menduga respon hidrologi dari suatu

DAS terhadap masukan curah hujan di kawasan tersebut.

Respon hidrologi dari suatu DAS terhadap masukan curah hujan dijelaskan pula oleh

Asdak (2001) yang menyatakan bahwa beberapa parameter morfometri DAS seperti luas,

kemiringan lereng, bentuk, kerapatan drainase dapat berpengaruh terhadap besaran dan timing

dari hidrograf aliran yang dihasilkannya. Pengaruh luasan DAS terhadap bentuk hidrograf

aliran adalah pada waktu konsentrasi aliran air di daerah dimana semakin besar luas DAS

maka semakin banyak pula curah hujan yang diterima namun semakin lama waktu

konsentrasi aliran air untuk mencapai debit puncaknya. Sehingga bentuk hidrograf dari DAS

yang mempunyai luasan yang besar cenderung menjadi lebih panjang.

Kemiringan lereng DAS mempengaruhi cepat lambatnya laju run-off yang kemudian

dapat mempercepat respon DAS terhadap curah hujan yang terjadi. DAS yang memiliki

topografi relatif datar akan menghasilkan run-off yang lebih kecil dibandingkan dengan DAS

yang memiliki topografi yang miring.

Bentuk DAS mempengaruhi laju run-off dan waktu konsentrasi aliran di daerah outlet,

sehingga dari faktor bentuk DAS ini dapat menghasilkan bentuk hidrograf yang berbeda

antara DAS yang mempunyai bentuk yang memanjang dan sempit dengan DAS yang

berbentuk cenderung membulat dan lebar. DAS yang memanjang dan sempit cenderung

menurunkan laju run-off sehingga waktu konsentrasi untuk mencapai debit puncak di daerah

outlet cenderung lebih lama dari pada DAS yang membulat dan lebar.

Kerapatan drainase sangat berpengaruh dalam menentukan kecepatan run-off di DAS.

Hubungannya adalah semakin tinggi kerapatan drainase maka semakin besar kecepatan run-

off untuk curah hujan yang sama di DAS. Oleh karena itu, DAS dengan kerapatan drainase

tinggi, maka debit puncaknya akan tercapai dalam waktu yang lebih cepat dibandingkan

dengan DAS dengan kerapatan drainase rendah.

Perjalanan air di dalam DAS dapat diasumsikan sebagai limpasan total (total runoff),

yang terdiri dari limpasan langsung (direct runoff) dan aliran dasar (base flow). Limpasan

langsung sendiri terdiri dari aliran permukaan (surface runoff) dan aliran bawah permukaan

yang mengalir langsung (prompt sub surface flow) serta hujan yang jatuh langsung di

permukaan sungai (channel precipitation). Sedangkan aliran dasar terdiri dari aliran bumi

(ground water flow) yang masuk melalui perkolasi dan aliran bawah tanah permukaan

kemudian (delayed sub surface flow) yang tidak masuk ke saluran, tetapi bergabung dengan


4

air perkolasi dan memperbesar aliran dasar. Aliran dasar dan limpasan langsung akhirnya

bersatu menuju ke sungai.

III. Hidrograf

Hidrograf adalah gambaran suatu aliran sungai (aliran permukaan) secara kontinyu

dari waktu ke waktu. Gambaran tersebut berupa fluktuasi aliran sungai sepanjang waktu

(harian, bulanan, tahunan) atau satu kejadian hujan. Hidrograf menggambarkan grafik

hubungan antara besar aliran persatuan waktu (m3/detik), yang biasa disebut debit aliran (Q)

dengan waktu (t). Hasil yang diperoleh dari grafik tersebut nantinya adalah sebuah lengkung

hidrograf. Hidrograf yang menggambarkan suatu DAS yang baik adalah hidrograf yang

menggambarkan hubungan yang tidak terlalu berbeda besar debit aliran pada saat musim

penghujan dan musim kemarau.

Bentuk hidrograf dipengaruhi oleh sifat-sifat watershed seperti topografi, vegetasi,

panjang, bentuk dan ukuran, jenis tanah, perkembangan (bangunan/konstruksi), depression

storage, antecedant moisture condition dan distribution of water courses. Juga dipengaruhi

oleh sifat-sifat hujan seperti antecedant moisture condition, rainfall intensitas, volume of

rainfall, time dan spatial distribution serta arah hujan.

Suatu hidrograf mempunyai 4 unsur penyusun yaitu :

1. Aliran permukaan (direct surface runoff)

2. Rembesan bawah permukaan (interflow)

3. Aliran bawah tanah (ground water atau base-flow)

4. Hujan yang langsung turun di sungai (channel presipitation)

Air sungai pada hidrograf berasal dari empat sumber, yaitu:

1. Air yang berasal langsung dari hujan (porsinya kecil)

2. Limpasan atas permukaan (direct runoff, DRO) yang mencapai sungai setelah melelui

suatu proses penguapan, infiltrasi dan tampungan di cekungan.

3. Aliran antara (interflow) yang merupakan bagian air hujan yang terinfiltrasi dan mengalir

di lapisan tanah atau di lapisan yang tidak jenuh air.

4. Limpasan bawah permukaan, aliran ini mencapai sungai setelah melalui proses perkolasi

dan tampungan air tanah.


5

Berdasarkan sumber air diatas dapat disimpulkan bahwa limpasan atas permukaan

terdiri dari hujan langsung, limpasan DRO dan interflow, sedangkan limpasan bawah

permukaan sebagai aliran dasar (baseflow). Hidrograf terdiri dari 3 (tiga) bagian yaitu :

1. Kurva naik (rising limb)

2. Puncak (crest)

3. Kurva turun (recesion limb)

Tiga sifat pokok yang menandai bentuk hidrograf antara lain :

1. Waktu naik (time of rise atau time to peak) / (TR)

Waktu yang diukur dari saat hidrograf mulai naik sampai waktu terjadinya debit puncak.

2. Debit puncak (peak discharge) / (Qp)

Debit maksimum yang terjadi dalam kasus tertentu.

3. Waktu dasar (base time) / (TB)

Waktu yang diukur dari saat hidrograf mulai naik sampai saat debit kembali pada suatu

besaran yang ditetapkan sebagai aliran dasar.

Gambar 1. Hidrograf Debit (discharge hydrograph)

Untuk menentukan besarnya banjir di dalam sungai, perlu diketahui besarnya aliran

langsung (direct runoff) yang disebabkan oleh hujan. Hidrograf tersebut dipisah menjadi dua

bagian, yaitu :

TR

Qp

TB

Q (

m3/d

t)

T (jam)


6

1. Aliran langsung (direct runoff) atau aliran hujan yaitu aliran permukaan sungai (channel

precipitation), dan aliran bawah tanah (interflow).

2. Aliran air tanah atau aliran dasar (base flow)

Ada beberapa cara yang dapat digunakan untuk pemisahan aliran air tanah (base flow)

antara lain straight line method, fixed base length method, dan variable slope method. Cara

manapun yang dipakai tidak ada patokan yang jelas, karena ditinjau dari segi ketelitian tidak

banyak berpengaruh jika dibandingkan terhadap debit puncak. Dengan demikian cara mana

pun dapat dipergunakan. Yang perlu diperhatikan adalah bahwa hidrograf aliran langsung

berhubungan dengan hujan efektif atau kehilangan air dan penurunan hidrograf banjir

pengamatan menjadi hidrograf satuan pengamatan.

Berikut beberapa cara yang dapat digunakan untuk pemisahan aliran air tanah (base

flow) sebagai berikut :

1. Straight Line Method

Straight line method dilakukan dengan menghubungkan titik saat limpasan mulai (pada

titik belok atau inflection point) dengan titik pemisahan aliran dasar (pada titik belok atau

inflection point).

2. Fixed Base Length Method

Fixed base length method dimulai dari garis singgung pada saat limpasan (titik belok P

atau inflection point), berpotongan dengan garis vertikal yang melalui puncak dan sejajar

sumbu Q, di titik M, kemudian dihubungkan dengan perpotongan antara garis vertikal

sejauh T dari puncak dan sejajar sumbu Q dengan akhir hidrograf di titik N.

3. Variable Slope Method

Pada variable slope method, aliran dasar dimulai dari garis singgung pada awal periode

limpasan (titik belok awal T, inflection point) hingga memotong garis vertikal yang

melalui puncak hidrograf dan sejajar dengan sumbu Q (vertikal), yaitu titik U. Kemudian

dibuat garis singgung pada akhir resesi (M, titik belok diakhir hidrograf yang memotong

garis yang melalui titik belok (titik P) di bagian kurva turun sejajar sumbu Q di titik M.


7

Gambar 2. Hidrograf Aliran Dasar

Hidrograf aliran sungai selalu berubah tergantung pada sifat masukan hujannya. Hal

tersebut terjadi karena sistem DAS yang sebenarnya adalah sistem nonlinier yang berubah

terhadap waktu (nonlinier time variant). Namun demikian, dengan andaian DAS sebagai

sistem linier yang tidak berubah terhadap waktu (nonlinier time variant), maka

pengalihragaman hujan menjadi aliran sederhana. Dengan anggapan tersebut, maka masukan

yang terjadi setiap saat akan mengakibatkan aliran yang sama atau bahwa suatu DAS tertentu

mempunyai tanggapan khas terhadap masukan hujan tertentu.

Hidrograf satuan adalah hidrograf limpasan langsung yang dihasilkan oleh hujan

efektif merata di DAS dengan intensitas tetap (diambil 1 mm/jam) dalam satu satuan waktu

yang ditetapkan (diambil 1 jam). Hidrograf satuan ini dianggap tetap selama faktor fisik DAS

tidak mengalami perubahan. Upaya ini bisa digunakan untuk menghitung debit sungai.

Daerah aliran sungai dengan ukuran yang sangat lebar, pusat hujan dapat berbeda-

beda dari hujan yang satu dengan hujan yang lain, dan masing-masing dapat menyebabkan

limpasan yang berbeda untuk berbagai keadaan. Ukuran DAS menentukan patokan

maksimum penggunaan hidrograf satuan. Hidrograf satuan yang dihitung dari suatu kasus

banjir belum merupakan hidrograf yang mewakili DAS yang bersangkutan. Oleh sebab itu

diperlukan hidrograf satuan yang diturunkan dari banyak kasus banjir, kemudian dirata-rata.

T

N

K

P

Q

t

Fixed Base Length Method

Aliran Dasar

Straight Line Method

Q

t

Variable Slope Method

Q

t

M

N

P

U

a

b


8

Namun tidak ada petunjuk tentang berapa jumlah kasus banjir yang diperlukan untuk

memperoleh hidrograf satuan ini.

Hidrograf satuan pengamatan merupakan hidrograf yang menggambarkan rangkaian

kejadian curah hujan yang hanya menghasilkan satu curah hujan efektif dalam satuan waktu,

yang dapat diturunkan dari data hujan terpisah dengan intensitas merata atau hujan periode

tunggal. Namun demikian, hal tersebut sangat jarang terjadi, yang banyak terjadi adalah hujan

dengan periode kompleks, yaitu curah hujan yang dihasilkan lebih dari satu periode

(Subarkah, 1980).

Konsep dasar hidrograf satuan dicirikan dengan adanya input (hujan efektif) yang

merupakan input pada suatu sistem (proses), kemudian akan menghasilkan output (hidrograf

limpasan).

Ada 3 (tiga) dalil linearitas yang dipakai dalam analisis hidrograf yaitu :

1. Lebar Dasar Konstan

Dalam suatu DAS, hidrograf satuan yang dihasilkan oleh hujan-hujan efektif yang sama

durasinya, akan menghasilkan lebar dasar yang sama (tidak bergantung pada intensitas

hujan).

2. Prinsip Linearitas

Dalam suatu DAS, besarnya limpasan langsung berbanding lurus dengan tinggi hujan

efektif (berlaku bagi semua hujan dengan durasi yang sama).

3. Prinsip Supersisi

Limpasan langsung yang dihasilkan oleh hujan efektif yang berurutan, besarnya merupakan

jumlah limpasan langsung yang dihasilkan oleh masing-masing hujan efektif (dengan

memperhitungkan jangka waktu terjadi).

INPUT (Hujan Efektif)

SISTEM (Proses)

OUTPUT (Hidrograf Limpasan Langsung)


9

Q

(m3/dt)

t (jam)

Lebar Dasar

Hidrograf Lebar Dasar Konstan

Q

(m3/dt)

t (jam)

Q2

Q1

Hidrograf Prinsip Linearitas

Q

(m3/dt)

t (jam)

b + T

b T

Hidrograf Prinsip Supersisi


10

IV. Analisa Hidrograf

Diketahui suatu data hidrograf pada Bulan Oktober 1984 yaitu sebagai berikut :

Tanggal Debit

(m3/detik)

10 278

11 265

12 5350

13 8150

14 6580

15 1540

16 505

17 280

18 219

19 195

20 179

21 167

22 157

23 147

24 139

25 131

26 123

27 117

28 111

29 105

30 100

Untuk menghitung konstanta resesi surface runoff (SRO), interflow (IF) dan baseflow

(BF) dari data hidrograf tersebut maka harus diplotkan terlebih dahulu pada kertas grafik semi

logaritma. Selanjutnya dengan melihat perubahan kemiringan garis pada begian resesi dari

hidrograf tersebut baru ditentukan waktu terjadinya pemisahan aliran. Kemudian dapat

ditentukan berapa konstanta resesinya.

Hasil ploting data hidrograf dapat dilihat pada kertas grafik semi logaritma, untuk

perhitungan konstanta resesi dan pemisahan aliran dapat dilihat pada Tabel 1.


11

Tabel 1. Perhitungan Konstanta Resesi dan Pemisahan Aliran

Tanggal Debit

(m3/detik)

Kr.BF BF

(m3/detik)

IF + DRO

(m3/detik)

Kr. IF

(m3/detik)

IF

(m3/detik)

DRO

(m3/detik)

10 278 274 4 466 0

11 265

260 5

325 0

12 5350

248 5102

227 4875

13 8150

236 7914

159 7755

14 6580

224 6356

111 6245

15 1540

213 1327

78 1249

16 505

203 302

54 248

17 280

193 87

38 49

18 219

184 35

27 9

19 195

175 20

19 2

20 179

166 13 0.70 13

21 167

158 9 0.75 9

22 157

150 7 0.60 7

23 147

143 4 0.75 4

24 139

136 3 0.55 3

25 131

129 2

2

26 123 0.95 123

27 117 0.95 117

28 111 0.95 111

29 105 0.95 105

30 100

100

Total 24838

3647 21191

1541 20432

Dari Tabel 1 dapat diketahui :

a. Koefisien Baseflow = 0,95

b. Koefisien Interflow = 0,55. 0,60. 0,70 dan 0,75

c. Volume BF = 3647 m3/detik

d. Volume IF + DRO = 21191 m3/detik

e. Volume IF = 1541 m3/detik

f. Volume DRO = 20432 m3/detik

Tugas-2-Hidrograf

Documents

Transcript of Tugas-2-Hidrograf